移動(dòng)電源起火原因分析及使用中應(yīng)注意的幾個(gè)問題

●程志冉

(武警學(xué)院研究生隊(duì)，河北廊坊 065000)

(本欄責(zé)任編輯、校對(duì) 李 蕾)

移動(dòng)電源，也叫“充電寶”，是一種集供電和充電于一體的便攜式充電器。近年來，隨著智能產(chǎn)品等移動(dòng)設(shè)備的飛速發(fā)展，移動(dòng)電源作為可以直接給這些移動(dòng)設(shè)備供電的工具也迅速受到了人們的青睞［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止到2012年底，國內(nèi)移動(dòng)電源市場(chǎng)達(dá)到3 000萬臺(tái)以上，預(yù)計(jì)到2015年，有望突破5 000萬臺(tái)。然而，由于目前我國尚缺少相應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)范和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)［2］，移動(dòng)電源為人們生活提供方便的同時(shí)，也帶來了巨大的安全隱患，尤其是近兩年來，全國各地移動(dòng)電源起火、爆炸、自燃事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著消費(fèi)者的利益和人身安全。表1列出了2013和2014年發(fā)生的移動(dòng)電源爆炸、起火的部分案例及引起事故的可能原因。

表1 2013、2014年移動(dòng)電源爆炸、起火部分案例及事故可能原因

1 移動(dòng)電源結(jié)構(gòu)及工作原理

以目前市場(chǎng)上主流的移動(dòng)電源來說，其主要由外殼部分、控制電路部分(輸出升壓控制系統(tǒng)和輸入充電管理系統(tǒng))和電芯部分組成［3］。外殼部分有塑料殼和金屬殼兩種，塑料殼以ABS/PC工程塑料為主，一般需要做阻燃處理，金屬殼多采用航空鋁等。控制電路部分主要是保證移動(dòng)電源在既定條件下正常穩(wěn)定的工作和在故障條件下實(shí)現(xiàn)移動(dòng)電源的自我保護(hù)功能，其中，輸出升壓控制系統(tǒng)主要采用“直流—直流”的升壓方式，輸入充電管理系統(tǒng)主要采用智能IC監(jiān)控整個(gè)充電過程。電芯是移動(dòng)電源的電量?jī)?chǔ)存器，由電池組成，常用的有聚合物電池(標(biāo)準(zhǔn)電壓3．7 V)、18650 鋰電(標(biāo)準(zhǔn)電壓 3．7 V)、AAA 鎳氫電池(標(biāo)準(zhǔn)電壓1．2 V)和磷酸鐵鋰電池(標(biāo)準(zhǔn)電壓 3．65 V)。

移動(dòng)電源工作過程可分為充電和放電［4］。將移動(dòng)電源連接到5 V的USB電腦接口或USB充電器上即可實(shí)現(xiàn)給移動(dòng)電源充電，在這個(gè)過程中，充電管理系統(tǒng)能夠根據(jù)電池的電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流，包括有預(yù)充、恒壓充電和浮充充電三個(gè)階段［5］。當(dāng)移動(dòng)電源接入手機(jī)等設(shè)備后，輸出升壓電路開始工作，將移動(dòng)電源的電池升壓到5 V，以供設(shè)備充電，實(shí)現(xiàn)放電過程，設(shè)備將自行控制充電，充滿后自動(dòng)斷電。移動(dòng)電源結(jié)構(gòu)與充、放電過程如圖1所示。

圖1 移動(dòng)電源結(jié)構(gòu)及工作過程示意圖

2 移動(dòng)電源起火原因

2．1 電芯爆炸起火

電芯是移動(dòng)電源的核心，一般的移動(dòng)電源是將一個(gè)或數(shù)個(gè)電芯并聯(lián)在一起。18650電芯是指直徑為18 mm，長度為65 mm，采用圓柱鋼殼包裝，內(nèi)部鋰離子呈液態(tài)的電池。其循環(huán)使用壽命一般在300次左右，過量充電抵抗性差，因?yàn)樵谶^量充電、放電時(shí)可能會(huì)刺穿正負(fù)極隔膜［6］，從而造成充電短路而燒壞電池起火。市場(chǎng)上也出現(xiàn)了一些使用回收舊18650電芯重新組裝成的移動(dòng)電源，這些劣質(zhì)電源發(fā)生起火、爆炸的可能性大大增加。聚合物電芯一般采用鈷酸鋰、錳酸鋰以及三元鋰混合而成，外包裝主要是使用鋁塑膜，中間的鋰物質(zhì)為糊狀，質(zhì)地較軟，容易變形，不耐碰撞，其最大的安全隱患是漏液、短路而導(dǎo)致脹包，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生火苗燃燒。聚合物電芯雖然從理論上說安全性更高，但是因其技術(shù)難度大，國內(nèi)能夠生產(chǎn)高品質(zhì)聚合物電芯的廠商較少，所以在國內(nèi)市場(chǎng)上，聚合物電芯并不一定比18650電芯安全。此外，移動(dòng)電源的容量越高，風(fēng)險(xiǎn)越大，起火爆炸的幾率也越高。

2．2 控制電路起火

控制電路主要是指其結(jié)構(gòu)中的輸出升壓控制系統(tǒng)和輸入充電管理系統(tǒng)。合格的移動(dòng)電源應(yīng)設(shè)計(jì)有7重智能保護(hù):過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過充保護(hù)、過放保護(hù)、短路保護(hù)、過功率保護(hù)和溫度保護(hù)，這些參數(shù)決定了移動(dòng)電源的充電速度、充電時(shí)間及使用的安全性。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于缺乏相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，加之生產(chǎn)廠家追求經(jīng)濟(jì)利益，偷工減料，忽略保護(hù)電路，導(dǎo)致市場(chǎng)上許多產(chǎn)品質(zhì)量存在各種各樣的問題。例如移動(dòng)電源的逆變器質(zhì)量不過關(guān)，充電時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流忽大忽小現(xiàn)象，產(chǎn)生高溫，而移動(dòng)電源本身又缺少高溫保護(hù)，進(jìn)而會(huì)發(fā)生意外;移動(dòng)電源缺少短路保護(hù)或承受內(nèi)部短路能力不夠，一旦出現(xiàn)內(nèi)部短路，就有起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

2．3 用戶使用不當(dāng)起火

移動(dòng)電源過長時(shí)間充電會(huì)引起電源溫度升高，從而加速內(nèi)部元件老化速度，加之如果散熱不及時(shí)，易發(fā)生事故;或是將移動(dòng)電源置于高溫、易燃的環(huán)境中，更易引起移動(dòng)電源的爆炸。攜帶移動(dòng)電源時(shí)，如果USB接口銅片和其他金屬發(fā)生摩擦、撞擊，就可能造成短路，發(fā)生意外，外部重物沖擊也可能引起電源內(nèi)部短路自燃。此外，移動(dòng)電源外殼材料之所以選擇金屬或阻燃塑料，是因?yàn)槠淠軌蛟陔娦酒鸹鸪跗谄鸬阶钄嗷饎?shì)蔓延的作用，如果外殼材料存在質(zhì)量問題，則會(huì)加劇火勢(shì)的蔓延，造成嚴(yán)重后果。

3 移動(dòng)電源在使用過程中應(yīng)注意的問題

3．1 充、放電過程中應(yīng)注意問題

選擇移動(dòng)電源時(shí)，應(yīng)盡可能選擇與自己的電子設(shè)備容量相近的產(chǎn)品［7］，因?yàn)橐苿?dòng)電源容量越大，其充電時(shí)間越長，內(nèi)部的穩(wěn)定性就越難控制，不安全因素越多，所以一般選擇容量20 000 mA以下產(chǎn)品。同時(shí)要注意是否存在容量虛標(biāo)的問題;要注意選擇使用額定輸出符合其輸入規(guī)格的充電器，否則會(huì)造成移動(dòng)電源損壞，充不進(jìn)電或超負(fù)荷引起冒煙、起火等危險(xiǎn);盡量減少同步使用手機(jī)等設(shè)備的頻率，注意散熱，以免散熱不良導(dǎo)致移動(dòng)電源發(fā)燙，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)燙，應(yīng)立即停止使用，拔掉電源;不要在高溫高濕環(huán)境下充電，禁止在其周邊擺放易燃可燃物品，完成充電后立即拔掉電源，避免長時(shí)間充電而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸發(fā)生。另外，使用移動(dòng)電源充、放電次數(shù)不要過于頻繁，使用過密會(huì)縮短其使用壽命。

3．2 攜帶、存放與維護(hù)保養(yǎng)時(shí)應(yīng)注意問題

攜帶移動(dòng)電源時(shí)，注意不要與重物、尖銳及金屬物體接觸，防止內(nèi)部電芯被重物擠壓變形或被尖銳金屬刺穿，導(dǎo)致電芯內(nèi)部短路;同時(shí)不要隨意扔擲、敲打或劇烈搖晃移動(dòng)電源，否則容易導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯(cuò)位，造成短路;不經(jīng)常使用的移動(dòng)電源最好每月對(duì)其充電和放電一次，以延長其使用壽命;非專業(yè)人員禁止對(duì)充電寶進(jìn)行拆卸、撞擊;如果發(fā)現(xiàn)移動(dòng)電源有異味、鼓脹、漏液或者變形等異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停止使用。

4 結(jié)束語

移動(dòng)電源起火爆炸的原因既有來自其自身質(zhì)量的問題，如電芯質(zhì)量不合格，內(nèi)部控制電路中缺少相關(guān)的保護(hù)電路，也有使用者的不規(guī)范操作因素導(dǎo)致的問題，如過長時(shí)間充、放電，使用環(huán)境惡劣，散熱條件不良，攜帶過程中接口與金屬接觸，受重物沖擊、碰撞等。所以在使用過程中，要選擇可靠的產(chǎn)品，安全規(guī)范操作，同時(shí)注意日常存放和維護(hù)保養(yǎng)，以降低起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，保證其安全性。

在目前眾多智能移動(dòng)設(shè)備的電池續(xù)航能力沒有得到較大改善之前，移動(dòng)電源還將在人們的工作生活中發(fā)揮重要作用;同時(shí)，在相關(guān)行業(yè)規(guī)范和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)之前，移動(dòng)電源質(zhì)量安全問題，尤其是起火、爆炸的危險(xiǎn)性將一直存在。面對(duì)龐大的市場(chǎng)，要選擇質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，合理規(guī)范使用，在保證安全的前提下，最大限度地為人們的日常生活提供便利。

［1］王剛，張萬民．電動(dòng)車充電過程起火原因分析及技術(shù)防范措施［J］．消防科學(xué)與技術(shù)，2012，31(12):1376-1379．

［2］劉志強(qiáng)，徐輝，李煒，等．便攜式鋰離子動(dòng)力移動(dòng)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014，(3):78-80．

［3］嚴(yán)鋆，劉瀏．移動(dòng)電源發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］．電源技術(shù)應(yīng)用，2011，14(1):61-64．

［4］劉嘉誠．淺析如何正確使用鋰電池［J］．山西科技，2013，28(5):122-123．

［5］丁成功，王升鴻．便攜式移動(dòng)電源的研究與設(shè)計(jì)［J］．伺服控制，2013，(4):67-69．

［6］王猛．WM移動(dòng)電源創(chuàng)業(yè)計(jì)劃［D］．廈門:廈門大學(xué)，2014．

［7］陳永強(qiáng)，劉國榮，張麗．移動(dòng)電源行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析及建議［J］．日用電器，2014，(4):39-44．